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WO2016074891A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement und vorrichtung mit einem optoelektronischen halbleiterbauelement - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement und vorrichtung mit einem optoelektronischen halbleiterbauelement Download PDF

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Publication number
WO2016074891A1
WO2016074891A1 PCT/EP2015/074353 EP2015074353W WO2016074891A1 WO 2016074891 A1 WO2016074891 A1 WO 2016074891A1 EP 2015074353 W EP2015074353 W EP 2015074353W WO 2016074891 A1 WO2016074891 A1 WO 2016074891A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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contact
region
semiconductor layer
semiconductor
carrier
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/074353
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Moosburger
Andreas PLÖSSL
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to CN201580061728.8A priority Critical patent/CN107112343A/zh
Priority to DE112015005128.7T priority patent/DE112015005128A5/de
Priority to JP2017518224A priority patent/JP2017535943A/ja
Priority to KR1020177014464A priority patent/KR20170085055A/ko
Priority to US15/520,666 priority patent/US10483256B2/en
Publication of WO2016074891A1 publication Critical patent/WO2016074891A1/de

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    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors

Definitions

  • optoelectronic semiconductor component In optoelectronic semiconductor devices such as
  • ESD electrostatic discharge
  • the semiconductor component has a Emission range on.
  • the emission range has a
  • a semiconductor layer sequence having a first semiconductor layer, a second semiconductor layer and one between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer
  • the active region is intended to generate radiation, for example in the
  • the active region is between a first semiconductor layer and a second semiconductor layer
  • semiconductor layer are expediently different from each other with respect to the conductivity type, so that the active region is in a pn junction.
  • the first semiconductor layer is n-type and the second
  • Semiconductor layer and / or the second semiconductor layer may be single-layered or multi-layered.
  • the contact has a first
  • Contact area which is electrically connected to the emission area. During operation of the semiconductor component, charge carriers can reach the emission region via the first contact region.
  • the contact has a second
  • the first contact region and the second contact region are thus subregions of the contact, wherein these subregions are not directly electrically conductively connected to one another. Within the contact, therefore, there is no current path between the first contact area and the second contact area. In other words, the contact is segmented into two, in particular exactly two, mutually separate subregions.
  • connection carrier for example a printed circuit board or a lead frame.
  • the semiconductor component has an emission region, wherein the emission region comprises a semiconductor layer sequence with a first semiconductor layer, a second semiconductor layer
  • the semiconductor device has a
  • the semiconductor device has a contact for external electrical contacting of the
  • the contact has a first contact region, which is electrically conductively connected to the emission region.
  • the contact has a second contact region which is spaced from the first contact region, wherein the second contact region with the Protective diode region is electrically connected.
  • the first contact region and the second contact region are external by means of a common end of a connecting line, in particular a single connecting line
  • the semiconductor device thus offers two different ones
  • connection line is a wire bond connection.
  • the first contact area is so large that this with a
  • Wire bond connection is electrically contacted without the second contact area is also contacted electrically. In an electrical contacting by means of a connecting line such that the second contact area is not touched, so behaves that
  • Semiconductor device such as a semiconductor device, in which no protective diode region is integrated.
  • the range of application of the semiconductor device is thus increased.
  • Semiconductor device is the protective diode region
  • the protective diode region likewise has an active region corresponding to the active region in the layer structure, this region however remaining in the operation of the
  • the emission region and the protective diode region are expediently connected in anti-parallel with respect to their forward direction.
  • the first contact region and the second contact region are arranged laterally of the emission region and the side of the protective diode region.
  • the first contact area and the second contact area are thus located in one
  • Semiconductor device overlap the first contact area and the second contact area in plan view of the
  • first contact region and the second contact region can lie completely within the protective diode region in a plan view of the semiconductor component.
  • the semiconductor device has a further contact for external electrical contacting, wherein the further contact with the emission region and the protective diode region is electrically connected.
  • the semiconductor layer sequence is arranged on a support.
  • the semiconductor layer sequence is arranged on a support.
  • the carrier is in particular of one
  • the carrier serves the mechanical stabilization of the semiconductor layer sequence.
  • the growth substrate for this no longer required and can therefore be completely or at least partially removed.
  • a semiconductor device in which the growth substrate is removed is also referred to as a thin-film semiconductor device.
  • Semiconductor device is considered, at the outlet during operation of the semiconductor device most radiation. According to at least one embodiment of the
  • Semiconductor device are the contact on the
  • Semiconductor component thus has a front-side contact and a back-side contact. Deviating from it is also conceivable that also the further contact at the
  • the first semiconductor layer in the emission region is electrically conductively connected to a first connection layer, wherein the first connection layer extends in regions between the carrier and the emission region.
  • the first connection layer extends in the vertical direction, that is to say perpendicular to the main extension plane of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence between the emission region and the carrier.
  • the first semiconductor layer is in Emission region via the first connection layer electrically conductively connected to the first contact region.
  • Semiconductor layer is electrically conductively connected in the at least one recess with a second connection layer, wherein the second connection layer extends in regions between the emission region and the carrier.
  • the first connection layer extends in regions between the emission region of the second connection layer.
  • Top view of the semiconductor device overlap the first connection layer and the second connection layer
  • substantially equidistant means that the distances are at most 5 ym apart.
  • the difference is at most 2 ym
  • both contacting of the first contact region alone and joint contacting of the first contact region and the second contact region can be reliably achieved.
  • Figure 1A shows an embodiment of a semiconductor device in a schematic sectional view
  • FIG. 1D shows an exemplary embodiment of a semiconductor component in a schematic plan view
  • FIG. 3 is a schematic representation of a
  • the semiconductor device 1 has an emission region 3.
  • the emission region has a semiconductor layer sequence 2 with one for generating
  • the semiconductor device 1 further has a
  • Protective diode region 4 thus also has an active region 20, but in contrast to the active region of the emission region 3 in the operation of the
  • the carrier is different from a growth substrate for the epitaxial deposition of the semiconductor layer sequence 2.
  • the carrier contains a
  • the carrier 7 extends between a semiconductor layer sequence 2 facing the front 71 and one of the
  • the semiconductor component 1 has a contact 6 for the external electrical contacting of the semiconductor component 1.
  • the contact 6 is segmented into a first contact region 61 and a second contact region 62.
  • Contact region 61 is electrically conductively connected to emission region 3.
  • the second contact region 62 is connected to the
  • Protective diode region 4 electrically connected.
  • the first contact region 61 and the second contact region 62 are spaced apart portions of the contact 6, which are not directly electrically connected to each other.
  • the semiconductor device 1 has a further contact 65 for external electrical contacting of the
  • Semiconductor device can be injected by applying an electrical voltage between the contact 6 and the further contact 65 charge carriers from opposite sides in the active region and there with emission of
  • the further contact 65 is arranged on the rear side 72 of the carrier.
  • the contact 6 and the further contact 65 are thus arranged on opposite sides of the carrier 7.
  • the semiconductor device 1 is as shown in Figure 1B, in a mounting of the
  • Deviating from the further contact 65 can also be arranged on the front 71 of the carrier and, for example by means of another
  • the further contact is electrically conductively connected to the emission region 3 and the protective diode region 4.
  • the further contact 65 is electrically conductively connected to the second semiconductor layer 22 of the emission region 3 and to the first semiconductor layer 21 of the protective diode region 4.
  • the first contact region 61 is electrically conductive with the first semiconductor layer 21 of the emission region 3
  • the second contact region 62 is electrical conductive with the second semiconductor layer of
  • Connecting line 9, for example, a Drahtbond- connection are electrically contacted externally.
  • a surface 610 of the first contact region 61 facing away from the carrier and a surface 620 of the second contact region 62 facing away from the carrier are located at the same distance or at least substantially the same distance from the carrier 7.
  • the first contact region 61 and the second contact region 62 thus form a common surface for the external electrical contacting of the semiconductor device 1 by means of a
  • Contact area 61 and the second contact area 62 is preferably between 0.1 .mu.m and
  • FIGS. 1B and 1C exemplary embodiments of FIG.
  • Devices 11 are shown schematically with a semiconductor device 1 formed according to FIG. 1A.
  • the semiconductor device 1 formed according to FIG. 1A.
  • connection line 9 is electrically connected by means of a connecting line 9 with a pad 12 of the device.
  • the connection line 9 extends between an end adjoining the contact 6 and a further end 96 adjoining the connection surface 12.
  • the further contact 65 is electrically conductively connected to a further connection surface 13.
  • the connection surface 12 and the further connection surface 13 are, for example, surfaces of a connection carrier 110, for example a printed circuit board. From that By way of derogation, the connection carrier can also be, for example, a leadframe in which subareas of the connection carrier form the first connection surface and the second connection surface.
  • Connecting line 9 both the emission region 3 and the protective diode region 4 are electrically conductively contacted with the connecting line 9, so that the connection surface 12 with only one connecting line with both
  • the electrical contacting by means of a connecting line 9 as shown in Figure IC can be such that only the first contact portion 61 is electrically contacted, but not the second contact portion 62.
  • IC is the same as in Figures 2B and 2C for simplified illustration each only a section of the Device 11, which shows the semiconductor device 1 and a part of the connecting line 9.
  • the first contact region 61 is so large that one end of a connecting line, for example the ball of a wire-bonding connection, can be placed completely within the first contact region in a plan view of the semiconductor component 1.
  • a connecting line for example the ball of a wire-bonding connection
  • connection line which is anyway required for the electrical contacting of the emission area, in such a way that the end 95 of the connection line 9 touches both the first contact area 61 and the second contact area 62.
  • the first semiconductor layer 21 of the emission region 3 is connected to the first by means of a first connection layer 51
  • the first connection layer 51 extends in regions between the emission region 3 and the carrier 7.
  • the emission region 3 has a plurality of recesses 25 which extend through the first semiconductor layer 21 and the active region 20.
  • the second semiconductor layer 22 is provided with a second one
  • Connection layer 52 electrically connected.
  • Front 71 of the carrier 7 is in places of both the first terminal layer 51 and the second
  • connection layer 51 and the second connection layer 52 in regions.
  • the second semiconductor layer 22 is in
  • Link Layer 525 is for convenience only
  • Connection layer 52 for example in the field of
  • the first connection layer 51 is preferably as one
  • the first one contains
  • Subbing layer silver, rhodium, aluminum, nickel or Chrome are characterized by a high
  • Spectral range is suitable for example gold.
  • the abovementioned materials are also suitable for the second connection layer 52.
  • the first connection layer 51 and the second connection layer 52 may in particular also have a multilayer structure. For example, a partial layer of the first connection layer and / or a
  • Sub-layer of the second terminal layer serve as an adhesive layer or as a diffusion barrier.
  • Terminal layer 52 is first for electrical isolation
  • Insulation layer 81 is arranged.
  • the first insulating layer also covers side surfaces of the recesses 25 to avoid an electrical short between the second
  • Insulating layer is for example an oxide, such as silicon oxide or a nitride, such as silicon nitride.
  • the first insulating layer 81 further covers a rear side 42 of the protective diode region 4 facing the carrier 7 in regions. In an opening 810 of the first
  • Insulation layer 81, the second terminal layer 52 is electrically conductive with the back 42 of
  • the contact 6 with the first contact region 61 and the second contact 62 is arranged laterally of the emission region 3 and laterally of the protective diode region 4.
  • the contact 6 So is in a plan view of the semiconductor device 1 without overlap with the semiconductor layer sequence. 2
  • the surface 610 of the first contact region 61 and the surface 620 of the second contact region 62 are freely accessible surfaces for external electrical contacting, which are arranged closer to the carrier 7 than one
  • the radiation exit surface 10 of the emission region 3 is free of electrical contacts of the semiconductor device. A shading by radiopaque
  • the second contact region 62 is formed by means of a contact layer 60.
  • the contact layer 60 establishes an electrical contact with the second semiconductor layer 22 of the protective diode region 4 at an upper side 40 of the protective diode region 4 facing away from the carrier 7.
  • the contact layer 60 is guided over a side surface 41 of the protective diode region 4. To avoid an electrical short circuit between the contact layer 60 and the side surface 41 a second
  • Insulation layer 82 is arranged. The electrical contact between the contact layer 60 and the protective diode region 4 takes place in a contact opening 45 of the second
  • Insulation layer 82 Insulation layer 82. Terms such as “first insulation layer” and “second insulation layer” are merely simplified
  • Insulation layer "does not necessarily precede the presence of a first insulation layer. Conveniently, the contact layer 60 and the first connection layer 51 in plan view of the
  • connection line 9B is placed so as to make electrical contact with both the first contact area 61 and the second contact area 62 (see FIG. 1B).
  • Protective diode region 4 is not connected to the emission area 3 (see Figure IC).
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2A for an optoelectronic semiconductor component 1 and the variants of the contacting shown in FIGS. 2B and 2C substantially correspond to those described in connection with FIGS.
  • first contact region 61 and the second contact region 62 of the contact 6 are arranged on the upper side 40 of the protective diode region 4.
  • the surface 610 of the first contact region 61 and the surface 620 of the second contact region 62 are thus spaced further from the carrier than the top 40 of the protective diode region 4 and the radiation exit surface 10 of the emission region 3.
  • the first contact region 61 and the second overlap Contact region 62 with the protective diode region 4.
  • the first contact region and the second contact region lie completely within the protective diode region 4.
  • Emission range 3 is separated and acts as a protective diode region.
  • the contact region 61 is electrically conductively connected to the first connection layer 51 via the contact layer 60, which is guided over the side surface 41 of the protective diode region 4.
  • the two devices shown in Figures 2B and 2C with different variants of the electrical contacting of the semiconductor device 1 are analogous to the variants according to Figures 1B and IC and
  • Semiconductor device 1 a semiconductor chip with a
  • Quarter circle with a radius of 140 ym application find. A reliable placement of the connecting line for electrical contacting of the semiconductor device is ensured. The segmentation of the contact 6 in this figure is not shown for the sake of simplicity.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einem Emissionsbereich (3), der eine Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer ersten Halbleiterschicht (21), einer zweiten Halbleiterschicht (22) und einem zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordneten zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist, und mit einem Schutzdiodenbereich (4) angegeben, wobei - das Halbleiterbauelement einen Kontakt (6) zur externen elekt rischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements (1) aufweist; - der Kontakt einen ersten Kontaktbereich (61) aufweist, der mit dem Emissionsbereich elektrisch leitend verbunden ist; - der Kontakt einen zweiten Kontaktbereich (62) aufweist, der von dem erst en Kontaktbereich beabstandet ist und mit dem Schutzdiodenbereich elektrisch leitend verbunden ist; und - der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich mittels eines gemeinsamen Endes (95) einer Verbindungsleitung (9) extern elektrisch kontaktierb ar sind. Weiterhin wird eine Vorrichtung mit einem optoelektronischen Halbleiterbauelement angegeben.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Vorrichtung mit einem optoelektronischen Halbleiterbauelement
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und eine Vorrichtung mit einem
optoelektronischen Halbleiterbauelement . Bei optoelektronischen Halbleiterbauelementen wie
beispielsweise Leuchtdioden besteht die Gefahr, dass beim Transport der Bauelemente oder auch bei deren Verarbeitung eine irreparable Beschädigung aufgrund einer
elektrostatischen Entladung (electro static discharge, ESD) auftritt. Schätzungen gehen davon aus, dass ca. 8 bis 33 % der Ausfälle von elektronischen Bauteilen auf solche ESD- Schäden zurückzuführen sind. Zur Vermeidung solcher Schäden können in die Bauelemente ESD-Schutzdioden integriert werden. Solche Bauelemente sind jedoch nicht für Anwendungen
einsetzbar, bei denen ESD-Schutzdioden störend wirken oder zumindest nicht gewünscht sind.
Eine Aufgabe ist es, ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement anzugeben, das die Funktionalität eines ESD-Schutzes bietet und universell einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Emissionsbereich auf. Der Emissionsbereich weist eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer ersten Halbleiterschicht, einer zweiten Halbleiterschicht und einem zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht
angeordneten aktiven Bereich auf. Der aktive Bereich ist zur Erzeugung von Strahlung vorgesehen, beispielsweise im
ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Zum Beispiel ist der aktive Bereich zwischen einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht
angeordnet. Die erste Halbleiterschicht und die zweite
Halbleiterschicht sind zweckmäßigerweise Weise bezüglich des Leitungstyps voneinander verschieden, so dass sich der aktive Bereich in einem pn-Übergang befindet. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht n-leitend und die zweite
Halbleiterschicht p-leitend oder umgekehrt. Die erste
Halbleiterschicht und/oder die zweite Halbleiterschicht können einschichtig oder auch mehrschichtig ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Schutzdiodenbereich auf. Der Schutzdiodenbereich ist
insbesondere zum Schutz vor einer ESD-Schädigung vorgesehen. Im Unterschied zum Emissionsbereich dient der
Schutzdiodenbereich im Betrieb des Halbleiterbauelements nicht der Erzeugung von Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Kontakt zur externen elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauelements auf. Beispielsweise ist erste
Halbleiterschicht oder die zweite Halbleiterschicht des
Emissionsbereichs dem Kontakt elektrisch leitend verbunden. Der Kontakt ist insbesondere so ausgebildet und angeordnet, dass er für eine externe elektrische Kontaktierung mittels einer Verbindungsleitung, beispielsweise einer Drahtbond- Verbindung zugänglich ist. Mit anderen Worten ist der Kontakt ein Bondpad.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements weist der Kontakt einen ersten
Kontaktbereich auf, der mit dem Emissionsbereich elektrisch leitend verbunden ist. Im Betrieb des Halbleiterbauelements können Ladungsträger über den ersten Kontaktbereich in den Emissionsbereich gelangen.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements weist der Kontakt einen zweiten
Kontaktbereich auf, der von dem ersten Kontaktbereich
beabstandet ist und mit dem Schutzdiodenbereich elektrisch leitend verbunden ist. Insbesondere ist der zweite
Kontaktbereich nicht mit dem Emissionsbereich elektrisch leitend verbunden.
Der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich sind also Teilbereiche des Kontakts, wobei diese Teilbereiche nicht direkt elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Innerhalb des Kontakts besteht also kein Strompfad zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich. Mit anderen Worten ist der Kontakt in zwei, insbesondere genau zwei, voneinander getrennte Teilbereiche segmentiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements sind der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich mittels eines gemeinsamen Endes einer Verbindungsleitung, beispielsweise einer Drahtbond-Verbindung extern elektrisch kontaktierbar . Ein Ende einer Verbindungsleitung, beispielsweise der Ball oder der Keil (wedge) einer Drahtbond-Verbindung, kann also so positioniert werden, dass dieser sowohl mit dem ersten Kontaktbereich als auch mit dem zweiten Kontaktbereich elektrisch leitend verbunden ist. Mit anderen Worten werden der erste
Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich über das
gemeinsame Ende der Verbindungsleitung elektrisch leitend miteinander verbunden. Das andere Ende der Verbindungsleitung kann beispielsweise mit einem Anschlussträger, etwa einer Leiterplatte oder einem Leiterrahmen verbunden werden. Für die elektrische Verbindung zwischen dem Emissionsbereich und dem Schutzdiodenbereich ist also keine Verbindungsleitung erforderlich, die mit dem einen Ende am ersten Kontaktbereich und mit dem anderen Ende am zweiten Kontaktbereich befestigt ist. Eine einzige Verbindungsleitung reicht also aus, um sowohl den Emissionsbereich als auch den Schutzdiodenbereich mit einem Anschlussträger elektrisch zu kontaktieren.
In mindestens einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Emissionsbereich auf, wobei der Emissionsbereich eine Halbleiterschichtenfolge mit einer ersten Halbleiterschicht, einer zweiten
Halbleiterschicht und einem zwischen der ersten
Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht
angeordneten zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweist. Das Halbleiterbauelement weist einen
Schutzdiodenbereich auf. Das Halbleiterbauelement weist einen Kontakt zur externen elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauelements auf. Der Kontakt weist einen ersten Kontaktbereich, der mit dem Emissionsbereich elektrisch leitend verbunden ist, auf. Der Kontakt weist einen zweiten Kontaktbereich, der von dem ersten Kontaktbereich beabstandet ist, auf, wobei der zweite Kontaktbereich mit dem Schutzdiodenbereich elektrisch leitend verbunden ist. Der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich sind mittels eines gemeinsamen Endes einer Verbindungsleitung, insbesondere einer einzigen Verbindungsleitung extern
elektrisch kontaktierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements ist der erste Kontaktbereich mittels der Verbindungsleitung unabhängig vom zweiten Kontaktbereich extern elektrisch kontaktierbar. Das Halbleiterbauelement bietet also zwei voneinander verschiedene
Kontaktierungsmöglichkeiten mittels einer Verbindungsleitung. Beispielsweise ist die Verbindungsleitung eine Drahtbond- Verbindung .
Bei der elektrischen Kontaktierung ist wählbar, ob der
Schutzdiodenbereich zusätzlich zum Emissionsbereich
elektrisch kontaktiert wird oder nicht. Insbesondere ist der erste Kontaktbereich so groß, dass dieser mit einer
Drahtbond-Verbindung elektrisch kontaktierbar ist, ohne dass der zweite Kontaktbereich ebenfalls elektrisch kontaktiert wird. Bei einer elektrischen Kontaktierung mittels einer Verbindungsleitung derart, dass der zweite Kontaktbereich nicht berührt wird, verhält sich also das
Halbleiterbauelement wie ein Halbleiterbauelement, in das kein Schutzdiodenbereich integriert ist. Der Einsatzbereich des Halbleiterbauelements wird so vergrößert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements ist der Schutzdiodenbereich ein
Halbleiterkörper, der dieselbe Schichtstruktur aufweist wie der Emissionsbereich. Bei der Herstellung des
Halbleiterbauelements können der Emissionsbereich und der Schutzdiodenbereich aus einer gemeinsamen
Halbleiterschichtenfolge hervorgehen. Der Emissionsbereich und der Schutzdiodenbereich sind also lateraler Richtung, das heißt entlang einer Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge, voneinander getrennte Teilbereiche der Halbleiterschichtenfolge. Der Schutzdiodenbereich weist insbesondere ebenfalls einen im Schichtaufbau dem aktiven Bereich entsprechenden aktiven Bereich auf, wobei dieser Bereich jedoch im Betrieb des
Halbleiterbauelements keine Strahlung emittiert, insbesondere für beide vorstehend beschriebene Arten der elektrischen Kontaktierung .
Insbesondere liegt im Betrieb des Halbleiterbauelements am Schutzdiodenbereich entweder keine Spannung an oder es liegt im Betrieb eine Spannung in Sperrrichtung am
Schutzdiodenbereich an, so dass keine Strahlung emittiert wird. Zweckmäßigerweise sind der Emissionsbereich und der Schutzdiodenbereich im Betrieb des Halbleiterbauelements bezüglich ihrer Durchlassrichtung antiparallel zueinander verschaltet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements sind der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich seitlich des Emissionsbereichs und seitlich des Schutzdiodenbereichs angeordnet. Mit anderen Worten sind der erste Kontaktbereich und der zweite
Kontaktbereich in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement jeweils überlappungsfrei mit dem Emissionsbereich und dem Schutzdiodenbereich angeordnet. Der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich befinden sich also in einem
Bereich, in dem die Halbleiterschichtenfolge des
Halbleiterbauelements entfernt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements überlappen der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich in Draufsicht auf das
Halbleiterbauelement mit dem Schutzdiodenbereich.
Insbesondere können der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement vollständig innerhalb des Schutzdiodenbereichs liegen. Für die Ausbildung des ersten Kontaktbereichs und des zweiten Kontaktbereichs ist also keine zusätzliche Fläche
erforderlich, für die Strahlungserzeugung nicht nutzbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen weiteren Kontakt zur externen elektrischen Kontaktierung auf, wobei der weitere Kontakt mit dem Emissionsbereich und dem Schutzdiodenbereich elektrisch leitend verbunden ist.
Insbesondere können durch Anlegen der externen elektrischen Spannung zwischen dem Kontakt und dem weiteren Kontakt
Ladungsträger von unterschiedlichen Seiten in den aktiven Bereich injiziert werden und dort unter Emission von
Strahlung rekombinieren. Beispielsweise ist der weitere
Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht des
Emissionsbereichs und mit der ersten Halbleiterschicht des Schutzdiodenbereichs elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements ist die Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger angeordnet. Zum Beispiel ist die
Halbleiterschichtenfolge mittels einer Verbindungsschicht, etwa einer Lotschicht oder einer Klebeschicht, an dem Träger befestigt. Der Träger ist insbesondere von einem
Aufwachssubstrat für die epitaktische Abscheidung der
Halbleiterschichtenfolge verschieden. Der Träger dient der mechanischen Stabilisierung der Halbleiterschichtenfolge. Das Aufwachssubstrat hierfür nicht mehr erforderlich und kann daher vollständig oder zumindest teilweise entfernt sein. Ein Halbleiterbauelement, bei dem das Aufwachssubstrat entfernt ist, wird auch als Dünnfilm-Halbleiterbauelement bezeichnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements ist der Kontakt auf der der
Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite des Trägers angeordnet. Der Kontakt stellt also einen vorderseitigen Kontakt dar, wobei als Vorderseite diejenige Seite des
Halbleiterbauelements angesehen wird, an der im Betrieb des Halbleiterbauelements am meisten Strahlung austritt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements sind der Kontakt auf der der
Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite des Trägers und der weitere Kontakt auf der der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Trägers angeordnet. Das
Halbleiterbauelement weist also einen vorderseitigen Kontakt und einen rückseitigen Kontakt auf. Davon abweichend ist auch denkbar, dass sich auch der weitere Kontakt an der
Vorderseite Trägers befindet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform Halbleiterbauelements ist die erste Halbleiterschicht im Emissionsbereich mit einer ersten Anschlussschicht elektrisch leitend verbunden, wobei die erste Anschlussschicht bereichsweise zwischen dem Träger und dem Emissionsbereich verläuft. Insbesondere verläuft die erste Anschlussschicht in vertikaler Richtung gesehen, also senkrecht Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge zwischen dem Emissionsbereich und dem Träger. Insbesondere ist die erste Halbleiterschicht im Emissionsbereich über die erste Anschlussschicht mit dem ersten Kontaktbereich elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements weist der Emissionsbereich zumindest eine Ausnehmung auf, die sich durch die erste
Halbleiterschicht und den aktiven Bereich hindurch in die zweite Halbleiterschicht hinein erstreckt. Die zweite
Halbleiterschicht ist in der zumindest einen Ausnehmung mit einer zweiten Anschlussschicht elektrisch leitend verbunden, wobei die zweite Anschlussschicht bereichsweise zwischen dem Emissionsbereich und dem Träger verläuft. Insbesondere verläuft die erste Anschlussschicht bereichsweise zwischen dem Emissionsbereich der zweiten Anschlussschicht. In
Draufsicht auf das Halbleiterbauelement überlappen die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht
bereichsweise .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements befindet sich eine dem Träger
abgewandte Oberfläche des ersten Kontaktbereichs in demselben Abstand oder im Wesentlichen in demselben Abstand wie eine dem Träger abgewandte Oberfläche zweiten Kontaktbereichs. „Im Wesentlichen in demselben Abstand" bedeutet, dass sich die Abstände um höchstens 5 ym voneinander unterscheiden.
Vorzugsweise beträgt der Unterschied höchstens 2 ym,
besonders bevorzugt höchstens 1 ym. Mit anderen Worten bilden die dem Träger abgewandten Oberflächen des ersten
Kontaktbereichs und des zweiten Kontaktbereichs eine
gemeinsame Ebene. Die gleichzeitige elektrische Kontaktierung des ersten Kontaktbereich und des zweiten Kontaktbereichs mittels einer Verbindungsleitung wird so vereinfacht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Halbleiterbauelements sind der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich in einem Abstand zwischen
einschließlich 0,1 ym und einschließlich 50 ym, bevorzugt zwischen einschließlich 2 ym und einschließlich 5 ym, zueinander angeordnet. Bei einem derartigen Abstand zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich sind je nach Art der gewünschten externen Kontaktierung sowohl eine Kontaktierung des ersten Kontaktbereichs allein als auch eine gemeinsame Kontaktierung des ersten Kontaktbereichs und des zweiten Kontaktbereichs zuverlässig erzielbar.
Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in
Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
Figur 1A ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement in schematischer Schnittansicht;
Figuren 1B und IC Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen mit verschiedenen Arten der elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauelements gemäß Figur 1A;
Figur 1D ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement in schematischer Draufsicht;
Figur 2A ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement in schematischer Schnittansicht; Figuren 2B und 2C Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen mit verschiedenen Arten der elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauelements gemäß Figur 2A; und Figur 3 eine schematische Darstellung eines
Halbleiterbauelements in Draufsicht.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können
vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere
Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
Ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement 1 ist in Figur 1A in schematischer
Schnittansicht gezeigt. Das Halbleiterbauelement 1 weist einen Emissionsbereich 3 auf. Der Emissionsbereich weist eine Halbleiterschichtenfolge 2 mit einem zur Erzeugung von
Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20 auf. Der aktive Bereich 20 ist zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht 22 eines vom ersten Leitungstyp verschiedenen zweiten
Leitungstyps angeordnet. Beispielsweise ist die erste
Halbleiterschicht p-leitend und die zweite Halbleiterschicht n-leitend . Das Halbleiterbauelement 1 weist weiterhin einen
Schutzdiodenbereich 4 auf. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel ist der Schutzdiodenbereich als ein
Halbleiterkörper ausgebildet, der bei der Herstellung des Halbleiterbauelements aus derselben Halbleiterschichtenfolge 2 hervorgeht wie der Emissionsbereich 3. Der
Schutzdiodenbereich 4 weist also ebenfalls einen aktiven Bereich 20 auf, wobei dieser jedoch im Unterschied zum aktiven Bereich des Emissionsbereichs 3 im Betrieb des
Halbleiterbauelements nicht zur Erzeugung von Strahlung vorgesehen ist.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 mit dem Emissionsbereich 3 und dem Schutzdiodenbereich 4 ist auf einem Träger 7 angeordnet. Zum Beispiel ist die Halbleiterschichtenfolge mittels einer Verbindungsschicht 525, etwa einer Lotschicht oder einer insbesondere elektrisch leitfähigen Klebeschicht an dem
Träger befestigt. Der Träger ist von einem Aufwachssubstrat für die epitaktische Abscheidung der Halbleiterschichtenfolge 2 verschieden. Beispielsweise enthält der Träger ein
Halbleitermaterial, etwa Silizium oder Germanium oder besteht aus einem solchen Material. In vertikaler Richtung, also senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 2, erstreckt sich der Träger 7 zwischen einer der Halbleiterschichtenfolge 2 zugewandten Vorderseite 71 und einer von der
Halbleiterschichtenfolge abgewandten Rückseite 72. Das Halbleiterbauelement 1 weist einen Kontakt 6 zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements 1 auf. Der Kontakt 6 ist in einen ersten Kontaktbereich 61 und einen zweiten Kontaktbereich 62 segmentiert. Der erste
Kontaktbereich 61 ist elektrisch leitend dem Emissionsbereich 3 verbunden. Der zweite Kontaktbereich 62 ist mit dem
Schutzdiodenbereich 4 elektrisch leitend verbunden. Der erste Kontaktbereich 61 und der zweite Kontaktbereich 62 sind voneinander beabstandete Teilbereiche des Kontakts 6, die nicht direkt elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Das Halbleiterbauelement 1 weist einen weiteren Kontakt 65 zur externen elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauelements auf. Im Betrieb des
Halbleiterbauelements können durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen dem Kontakt 6 und dem weiteren Kontakt 65 Ladungsträger von gegenüberliegenden Seiten in den aktiven Bereich injiziert werden und dort unter Emission von
Strahlung rekombinieren. Der weitere Kontakt 65 ist an der Rückseite 72 des Trägers angeordnet. Der Kontakt 6 und der weitere Kontakt 65 sind also auf gegenüberliegenden Seiten des Trägers 7 angeordnet. Das Halbleiterbauelement 1 ist so, wie in Figur 1B gezeigt, bei einer Befestigung des
Halbleiterbauelements an einem Anschlussträger 110,
beispielsweise an einer Leiterplatte oder einem Leiterrahmen, elektrisch kontaktierbar . Davon abweichend kann der weitere Kontakt 65 auch auf der Vorderseite 71 des Trägers angeordnet sein und beispielsweise mittels einer weiteren
Verbindungsleitung elektrisch kontaktiert sein.
Der weitere Kontakt ist mit dem Emissionsbereich 3 und dem Schutzdiodenbereich 4 elektrisch leitend verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der weitere Kontakt 65 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des Emissionsbereichs 3 und mit der ersten Halbleiterschicht 21 des Schutzdiodenbereichs 4 elektrisch leitend verbunden. Der erste Kontaktbereich 61 ist elektrisch leitend mit der ersten Halbleiterschicht 21 des Emissionsbereichs 3
verbunden. Der zweite Kontaktbereich 62 ist elektrisch leitend mit der zweiten Halbleiterschicht des
Schutzdiodenbereichs 4 verbunden.
Der erste Kontaktbereich 61 und der zweite Kontaktbereich 62 sind so relativ zueinander angeordnet, dass sie wie in Figur 1B dargestellt mittels eines gemeinsamen Endes 95 einer
Verbindungsleitung 9, beispielsweise einer Drahtbond- Verbindung extern elektrisch kontaktierbar sind. Eine dem Träger abgewandte Oberfläche 610 des ersten Kontaktbereichs 61 und eine dem Träger abgewandte Oberfläche 620 des zweiten Kontaktbereichs 62 befinden sich in demselben Abstand oder zumindest im Wesentlichen in demselben Abstand vom Träger 7. Der erste Kontaktbereich 61 und der zweite Kontaktbereich 62 bilden also gemeinsame Fläche für die externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauelements 1 mittels einer
Verbindungsleitung. Ein Abstand zwischen dem ersten
Kontaktbereich 61 und dem zweiten Kontaktbereich 62 beträgt vorzugsweise zwischen einschließlich 0,1 ym und
einschließlich 50 ym, besonders bevorzugt zwischen
einschließlich 2 ym und einschließlich 5 ym.
In den Figuren 1B und IC sind Ausführungsbeispiele für
Vorrichtungen 11 mit einem gemäß der Figur 1A ausgebildeten Halbleiterbauelement 1 schematisch gezeigt. Das
Halbleiterbauelement 1 ist mittels einer Verbindungsleitung 9 mit einer Anschlussfläche 12 der Vorrichtung elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungsleitung 9 erstreckt sich zwischen einem an den Kontakt 6 angrenzenden Ende und einem an die Anschlussfläche 12 angrenzenden weiteren Ende 96. Der weitere Kontakt 65 ist mit einer weiteren Anschlussfläche 13 elektrisch leitend verbunden. Die Anschlussfläche 12 und die weitere Anschlussfläche 13 sind beispielsweise Flächen eines Anschlussträgers 110, etwa einer Leiterplatte. Davon abweichend kann der Anschlussträger beispielsweise auch ein Leiterrahmen sein, bei dem Teilbereiche des Anschlussträgers die erste Anschlussfläche und die zweite Anschlussfläche bilden .
Durch das in Figur 1B dargestellte Ausbilden der
Verbindungsleitung 9 werden sowohl der Emissionsbereich 3 als auch der Schutzdiodenbereich 4 mit der Verbindungsleitung 9 elektrisch leitend kontaktiert, so dass die Anschlussfläche 12 mit nur einer Verbindungsleitung sowohl mit dem
Emissionsbereich als auch mit dem Schutzdiodenbereich
verbunden ist. Bezüglich der Durchlassrichtung sind der
Emissionsbereich 3 und der Schutzdiodenbereich 4 antiparallel zueinander verschaltet. Im regulären Betrieb des
Halbleiterbauelements 1 werden also die Ladungsträger in den Emissionsbereich 3 injiziert und rekombinieren dort unter Emission von Strahlung. Der Schutzdiodenbereich ist dagegen in Sperrrichtung orientiert. Im Fall einer elektrostatischen Aufladung, die zu einer in Sperrrichtung am Emissionsbereich anliegenden Spannung führt, können die Ladungsträger dagegen über den Schutzdiodenbereich 4 abfließen, so dass eine ESD- Schädigung vermieden wird. Der Schutzdiodenbereich 4 bietet also einen in das Halbleiterbauelement integrierten ESD- Schutz, wobei der Schutzdiodenbereich 4 erst bei der
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements mit dem Emissionsbereich verschaltet wird.
Alternativ kann die elektrische Kontaktierung mittels einer Verbindungsleitung 9 wie in Figur IC dargestellt derart erfolgen, dass nur der erste Kontaktbereich 61 elektrisch kontaktiert ist, nicht jedoch der zweite Kontaktbereich 62. In der Figur IC ist ebenso wie in den Figuren 2B und 2C zur vereinfachten Darstellung jeweils nur ein Ausschnitt der Vorrichtung 11 abgebildet, der das Halbleiterbauelement 1 und einen Teil der Verbindungsleitung 9 zeigt.
Der erste Kontaktbereich 61 ist so groß, dass ein Ende einer Verbindungsleitung, beispielsweise der Ball einer Drahtbond- Verbindung, in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement 1 vollständig innerhalb des ersten Kontaktbereichs platzierbar ist . Bei dieser Art der Kontaktierung des Halbleiterbauelements 1 wird der Schutzdiodenbereich 4 also nicht elektrisch
angeschlossen, so dass sich das Halbleiterbauelement 1 im Betrieb wie ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement ohne integrierte Schutzdiode verhält.
Erst bei der elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauelements 1 wird also festgelegt, ob dem
Emissionsbereich 3 der in das Halbleiterbauelement
integrierte Schutzdiodenbereich 4 zugeschaltet wird oder nicht. Das Halbleiterbauelement eignet sich daher sowohl für Vorrichtungen, die einen integrierten ESD-Schutz fordern als auch für Vorrichtungen, in denen ein solcher ESD-Schutz nicht gewünscht ist. Für die elektrische Kontaktierung des
Schutzdiodenbereichs 4 sind keine zusätzlichen
Herstellungsschritte oder Modifikationen an der Art der elektrischen Kontaktierung erforderlich. Es reicht aus, die für die elektrische Kontaktierung des Emissionsbereichs ohnehin erforderliche Verbindungsleitung so zu platzieren, dass das Ende 95 der Verbindungsleitung 9 sowohl den ersten Kontaktbereich 61 als auch den zweiten Kontaktbereich 62 berührt . In dem in Figur 1A gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Halbleiterschicht 21 des Emissionsbereichs 3 mittels einer ersten Anschlussschicht 51 mit dem ersten
Kontaktbereich 61 elektrisch leitend verbunden. Die erste Anschlussschicht 51 verläuft in vertikaler Richtung gesehen bereichsweise zwischen dem Emissionsbereich 3 und dem Träger 7.
Der Emissionsbereich 3 weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 25 auf, die sich durch die erste Halbleiterschicht 21 und den aktiven Bereich 20 hindurch erstrecken. In den Ausnehmungen ist die zweite Halbleiterschicht 22 mit einer zweiten
Anschlussschicht 52 elektrisch leitend verbunden. Die
Vorderseite 71 des Trägers 7 ist stellenweise sowohl von der ersten Anschlussschicht 51 als auch von der zweiten
Anschlussschicht 52 überdeckt. In Draufsicht auf das
Halbleiterbauelement überlappen also die erste
Anschlussschicht 51 und die zweite Anschlussschicht 52 bereichsweise. Die zweite Halbleiterschicht 22 ist im
Emissionsbereich 3 über die zweite Anschlussschicht 52, die Verbindungsschicht 525 und den Träger 7 mit dem weiteren Kontakt 65 elektrisch leitend verbunden. Die
Verbindungsschicht 525 ist lediglich zur vereinfachten
Darstellung als planare Schicht gezeichnet. Die
Verbindungsschicht kann jedoch beispielsweise auf der dem Träger 7 abgewandten Seite Vertiefungen der zweiten
Anschlussschicht 52, beispielsweise im Bereich der
Ausnehmungen 25 zumindest teilweise befüllen. Die erste Anschlussschicht 51 ist vorzugsweise als eine
Spiegelschicht für die im aktiven Bereich 20 erzeugte
Strahlung vorgesehen. Beispielsweise enthält die erste
Anschlussschicht Silber, Rhodium, Aluminium, Nickel oder Chrom. Diese Materialien zeichnen sich durch eine hohe
Reflektivität im sichtbaren und ultravioletten
Spektralbereich aus. Für den roten und infraroten
Spektralbereich eignet sich beispielsweise Gold.
Die vorstehend genannten Materialien eignen sich auch für die zweite Anschlussschicht 52. Die erste Anschlussschicht 51 und die zweite Anschlussschicht 52 können insbesondere auch mehrschichtig ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Teilschicht der ersten Anschlussschicht und/oder eine
Teilschicht der zweiten Anschlussschicht als eine Haftschicht oder als eine Diffusionsbarriere dienen.
Zwischen der ersten Anschlussschicht 51 und der zweiten
Anschlussschicht 52 ist zur elektrischen Isolierung erste
Isolationsschicht 81 angeordnet. Die erste Isolationsschicht bedeckt auch Seitenflächen der Ausnehmungen 25 zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen der zweiten
Anschlussschicht 52 und der ersten Halbleiterschicht 21 und dem aktiven Bereich 20 im Emissionsbereich 3. Für die
Isolationsschicht eignet sich beispielsweise ein Oxid, etwa Siliziumoxid oder ein Nitrid, etwa Siliziumnitrid.
Die erste Isolationsschicht 81 bedeckt weiterhin eine dem Träger 7 zugewandte Rückseite 42 des Schutzdiodenbereichs 4 bereichsweise. In einer Öffnung 810 der ersten
Isolationsschicht 81 ist die zweite Anschlussschicht 52 elektrisch leitend mit der Rückseite 42 des
Schutzdiodenbereichs verbunden.
Der Kontakt 6 mit dem ersten Kontaktbereich 61 und dem zweiten Kontakt 62 ist seitlich des Emissionsbereichs 3 und seitlich des Schutzdiodenbereichs 4 angeordnet. Der Kontakt 6 ist also in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement 1 überlappungsfrei mit der Halbleiterschichtenfolge 2
angeordnet. Die Oberfläche 610 des ersten Kontaktbereichs 61 und die Oberfläche 620 des zweiten Kontaktbereichs 62 sind für die externe elektrische Kontaktierung frei zugängliche Flächen, die näher am Träger 7 angeordnet sind als eine
Strahlungsaustrittsfläche 10 des Emissionsbereichs 3 und die Oberseite 40 des Schutzdiodenbereichs 4. Die Strahlungsaustrittsfläche 10 des Emissionsbereichs 3 ist frei von elektrischen Kontakten des Halbleiterbauelements. Eine Abschattung durch strahlungsundurchlässiges
Kontaktmaterial wie beispielsweise Metall wird dadurch vermieden. Die Oberseite 40 des Schutzdiodenbereichs 4 kann dagegen vollständig oder teilweise mit metallischem Material bedeckt sein, insbesondere von der Kontaktschicht 60. Im Fall einer elektrostatischen Entladung entstehende Strahlung kann so vollständig oder zumindest teilweise am Austritt aus dem Halbleiterbauelement 1 gehindert werden.
Der zweite Kontaktbereich 62 ist mittels einer Kontaktschicht 60 gebildet. Die Kontaktschicht 60 stellt an einer dem Träger 7 abgewandten Oberseite 40 des Schutzdiodenbereichs 4 einen elektrischen Kontakt zur zweiten Halbleiterschicht 22 des Schutzdiodenbereichs 4 her. Die Kontaktschicht 60 ist über eine Seitenfläche 41 des Schutzdiodenbereichs 4 geführt. Zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses ist zwischen der Kontaktschicht 60 und der Seitenfläche 41 eine zweite
Isolationsschicht 82 angeordnet. Der elektrische Kontakt zwischen der Kontaktschicht 60 und dem Schutzdiodenbereich 4 erfolgt in einer Kontaktöffnung 45 der zweiten
Isolationsschicht 82. Begriffe wie „erste Isolationsschicht" und „zweite Isolationsschicht" dienen lediglich der vereinfachten
Bezugnahme auf Schichten oder Bereiche von Schichten und implizieren im Rahmen der vorliegenden Anmeldung keine
Reihenfolge bei der Herstellung der einzelnen Schichten.
Weiterhin setzt beispielsweise der Begriff „zweite
Isolationsschicht" nicht zwingend das Vorhandensein einer ersten Isolationsschicht voraus. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktschicht 60 und die erste Anschlussschicht 51 in Draufsicht auf das
Halbleiterbauelement 1 überlappungsfrei nebeneinander angeordnet. Ein elektrischer Kurzschluss zwischen diesen Schichten kann so auf einfache Weise vermieden werden.
Alternativ ist denkbar, im Fall einer Überlappung dieser Schichten zwischen den Schichten eine weitere
Isolationsschicht vorzusehen.
In Figur 1D sind die im Zusammenhang mit Figur 1B und IC beschriebenen alternativen Arten der elektrischen
Kontaktierung in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement 1 schematisch dargestellt. Die Verbindungsleitung 9B ist so platziert, dass sie sowohl mit dem ersten Kontaktbereich 61 als auch mit dem zweiten Kontaktbereich 62 einen elektrischen Kontakt herstellt (vergleiche Figur 1B) .
Bei der alternativen Kontaktierung, dargestellt durch
Verbindungsleitung 9A, erfolgt lediglich eine Kontaktierung des ersten Kontaktbereichs 61, so dass der
Schutzdiodenbereich 4 nicht mit dem Emissionsbereich 3 verschaltet wird (vergleiche Figur IC) . Das in Figur 2A dargestellte Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 und die in den Figuren 2B und 2C gezeigten Varianten der Kontaktierung entsprechen im Wesentlichen den im Zusammenhang mit den
Figuren 1A bis 1D beschriebenen Ausführungsbeispielen für ein Halbleiterbauelement und eine Vorrichtung.
Im Unterschied hierzu sind der erste Kontaktbereich 61 und der zweite Kontaktbereich 62 des Kontakts 6 auf der Oberseite 40 des Schutzdiodenbereichs 4 angeordnet. Die Oberfläche 610 des ersten Kontaktbereichs 61 und die Oberfläche 620 des zweiten Kontaktbereichs 62 sind also weiter vom Träger beabstandet als die Oberseite 40 des Schutzdiodenbereichs 4 und die Strahlungsaustrittsfläche 10 des Emissionsbereichs 3. In Draufsicht auf das Halbleiterbauelement 1 überlappen der erste Kontaktbereich 61 und der zweite Kontaktbereich 62 mit dem Schutzdiodenbereich 4. Insbesondere liegen der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich vollständig innerhalb des Schutzdiodenbereichs 4. Der für die externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauelements zur
Verfügung gestellte Kontakt 6 mit dem ersten Kontaktbereich 61 und dem zweiten Kontaktbereich 62 befindet sich also in einem Bereich des Halbleiterbauelements 1, der vom
Emissionsbereich 3 abgetrennt ist und als Schutzdiodenbereich fungiert. Eine zusätzliche Entfernung von Material der
Halbleiterschichtenfolge 2 für die Ausbildung des Kontakts 6 ist also nicht erforderlich.
Der Kontaktbereich 61 ist über die Kontaktschicht 60, welche über die Seitenfläche 41 des Schutzdiodenbereichs 4 geführt ist, mit der ersten Anschlussschicht 51 elektrisch leitend verbunden . Die beiden in den Figuren 2B und 2C dargestellten Vorrichtungen mit verschiedenen Varianten der elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements 1 sind analog zu den Varianten gemäß den Figuren 1B beziehungsweise IC und
erlauben die gemeinsame elektrische Kontaktierung des
Emissionsbereichs 3 und des Schutzdiodenbereichs 4 (Figur 2B) oder die alleinige elektrische Kontaktierung des
Emissionsbereichs 3 ohne einen Anschluss der
Schutzdiodenbereichs 4 (Figur 2C) .
Anhand der Figur 3 sind exemplarisch mögliche
Größenverhältnisse für den Fall gezeigt, dass das
Halbleiterbauelement 1 ein Halbleiterchip mit einer
Kantenlänge von etwa 1 mm ist. Für den Kontakt 6 kann
beispielsweise eine Fläche mit der Grundform eines
Viertelkreises mit einem Radius von 140 ym Anwendung finden. Eine zuverlässige Platzierung der Verbindungsleitung zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements ist so gewährleistet. Die Segmentierung des Kontakts 6 in dieser Figur zur vereinfachten Darstellung nicht gezeigt.
Vorzugsweise sind der Schutzdiodenbereich 4 und seine
elektrische Kontaktierung so ausgebildet, dass die beim
Auftreten eines ESD-Pulses entstehenden Temperaturen
kurzfristig 250°C nicht übersteigen. Thermische Simulationen haben gezeigt, dass bereits eine Kantenlänge von 60 ym für den Schutzdiodenbereich in Verbindung mit einer kreisförmigen Kontaktöffnung 45 zum Schutzdiodenbereich 4 mit einem Radius von 12 ym diese Anforderungen für einen 8 kV-Puls erfüllen. Es sind also lediglich etwa 3 % der Fläche des
Halbleiterbauelements erforderlich, um einen in das
Halbleiterbauelement integrierten ESD-Schutz zu erzielen. Insbesondere bei einer Anordnung des Schutzdiodenbereichs 4 unterhalb des für die Kontaktierung des Emissionsbereichs 3 des Halbleiterbauelements 1 ohnehin vorgesehenen Kontakts 6 ist für die Ausbildung des Schutzdiodenbereichs keine die Strahlungsleistung verringernde weitere Reduzierung der Fläche des Emissionsbereichs erforderlich.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 116 512.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einem Emissionsbereich (3), der eine Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer ersten Halbleiterschicht (21), einer zweiten
Halbleiterschicht (22) und einem zwischen der ersten
Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht
angeordneten zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist, und mit einem Schutzdiodenbereich (4), wobei
- das Halbleiterbauelement einen Kontakt (6) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements (1) aufweist ;
- der Kontakt einen ersten Kontaktbereich (61) aufweist, der mit dem Emissionsbereich elektrisch leitend verbunden ist;
- der Kontakt einen zweiten Kontaktbereich (62) aufweist, der von dem ersten Kontaktbereich beabstandet ist und mit dem Schutzdiodenbereich elektrisch leitend verbunden ist;
- der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich mittels eines gemeinsamen Endes (95) einer einzigen
Verbindungsleitung (9) extern elektrisch kontaktierbar sind; und
- der erste Kontaktbereich mittels einer Verbindungsleitung (9) unabhängig vom zweiten Kontaktbereich extern elektrisch kontaktierbar ist.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsleitung eine Drahtbond-Verbindung ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Schutzdiodenbereich ein Halbleiterkörper ist, der dieselbe Schichtstruktur aufweist der Emissionsbereich.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich seitlich des Emissionsbereichs und seitlich des
Schutzdiodenbereichs angeordnet sind.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement mit dem
Schutzdiodenbereich überlappen.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Halbleiterbauelement einen weiteren Kontakt (65) zur externen elektrischen Kontaktierung aufweist, wobei der weitere Kontakt mit dem Emissionsbereich und dem
Schutzdiodenbereich elektrisch leitend verbunden ist.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger (7) angeordnet ist.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7,
wobei der Kontakt auf der der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite des Trägers angeordnet ist.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, wobei die Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger (7) angeordnet ist, und wobei der Kontakt auf der der
Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite des Trägers und der weitere Kontakt auf der der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Trägers angeordnet sind.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei die erste Halbleiterschicht im Emissionsbereich mit einer ersten Anschlussschicht (51) elektrisch leitend
verbunden ist, wobei die erste Anschlussschicht bereichsweise zwischen dem Träger und dem Emissionsbereich verläuft.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
wobei der Emissionsbereich zumindest eine Ausnehmung (25) aufweist, die sich durch die erste Halbleiterschicht und den aktiven Bereich hindurch in die zweite Halbleiterschicht hinein erstreckt und wobei die zweite Halbleiterschicht in der zumindest einen Ausnehmung mit einer zweiten
Anschlussschicht (32) elektrisch leitend verbunden ist, wobei die zweite Anschlussschicht bereichsweise zwischen dem
Emissionsbereich und dem Träger verläuft.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei die zweite Anschlussschicht mit einer dem Träger zugewandten Rückseite (42) des Schutzdiodenbereichs
elektrisch leitend verbunden ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
wobei sich eine dem Träger abgewandte Oberfläche (610) des ersten Kontaktbereichs in demselben Abstand oder im
Wesentlichen in demselben Abstand vom Träger befindet wie eine dem Träger abgewandte Oberfläche (620) des zweiten
Kontaktbereichs .
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der erste Kontaktbereich und der zweite Kontaktbereich in einem Abstand zwischen einschließlich 2 ym und
einschließlich 5 ym zueinander angeordnet sind.
15. Vorrichtung mit einem optoelektronischen
Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Anschlussfläche, wobei der erste Kontaktbereich mittels einer Verbindungsleitung mit der Anschlussfläche elektrisch kontaktiert ist.
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